JP4650403B2

JP4650403B2 - サプライポンプ

Info

Publication number: JP4650403B2
Application number: JP2006317981A
Authority: JP
Inventors: 剛加藤; 正幸中村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP2008128221A; CN101191449A; CN101191449B

Description

本発明は、エンジンに燃料を供給するサプライポンプに関する。

従来から、サプライポンプには、所定の駆動源から駆動力を付与されて軸方向に上下動するプランジャと、プランジャを軸方向に摺動自在に収容するシリンダを有し、シリンダの上部が燃料の加圧室とされるシリンダボディとを備えるものが公知である（例えば、特許文献１、２参照）。

この従来のサプライポンプでは、プランジャの外周面と、シリンダをなすとともにプランジャの外周面が摺接するシリンダボディの内周面との摺動摩擦による焼付きが問題となっている。なお、特許文献１には、シリンダボディの外周と、シリンダボディを収容するポンプハウジングの内周との間に形成されるクリアランスを、軸方向において所定の関係を有するように設定することで、シリンダボディ等に外力が作用した場合の焼付きを防止できる技術が開示されている。

しかし、近年の燃料噴射圧の高圧化に伴い、焼付きに対する耐性（耐焼付き性）のさらなる向上が求められている。そして、シリンダボディ等に外力が作用しない場合でも耐焼付き性が向上するように、上記のクリアランス以外の着目点からも耐焼付き性の向上策が求められている。
特開２００１−１６５０１５号公報特許第２８８４５６０号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、外力の作用に係わりなく、プランジャの外周面およびシリンダボディの内周面の耐焼付き性を向上できるサプライポンプを提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のサプライポンプは、所定の駆動源から駆動力を付与されて軸方向に往復動するプランジャと、プランジャを軸方向に摺動自在に収容するシリンダを有するシリンダボディとを備え、シリンダの両端部のうち、駆動源の反対側にある端部が燃料の加圧室とされ、プランジャの外周面に摺動摩擦を緩和するための皮膜処理が施される。また、プランジャの外周面には、マスキングにより皮膜の形成が阻止される非処理部が設けられている。さらに、シリンダをなすとともにプランジャの外周面が摺接するシリンダボディの内周面には、外周側に窪む溝が設けられ、溝は、プランジャの外周面とシリンダボディの内周面との間のクリアランスを通じて加圧室からリークする燃料を回収するために設けられている。
そして、溝の駆動源の反対側の周縁を溝の一端縁とし、溝の駆動源側の周縁を溝の他端縁とし、プランジャの外周面において溝の一端縁と摺接する領域を溝一端縁摺接部とし、溝の他端縁と摺接する領域を溝他端縁摺接部とすると、非処理部は、溝一端縁摺接部および溝他端縁摺接部をプランジャの摺動範囲内において常に含むように設けられている。

プランジャの外周面とシリンダボディの内周面との摺動摩擦は、溝の一端縁、他端縁のような段の周縁と溝一端縁摺接部や溝他端縁摺接部のような段摺接部との摺動において最も激しく、焼付き発生の虞は、段の周縁および段摺接部において最も高いと考えられる。そこで、段の周縁や段摺接部を含むように非処理部を形成すれば、段の周縁または段摺接部を含む表面の領域を皮膜の表面に対して凹状に窪ませることができる。このため、焼付き発生の虞が最も高い段の周縁と段摺接部との摺動摩擦を緩和することができるので、外力の作用に係わりなく、プランジャの外周面およびシリンダボディの内周面の耐焼付き性を向上することができる。

また、マスキングにより非処理部を設けるので、プランジャの外周面を傷付けることなく、凹状の窪みを設けることができる。

また、請求項１に記載のサプライポンプによれば、プランジャの外周面に皮膜処理が施され、非処理部は、プランジャの外周面に設けられる。
これにより、マスキングおよび皮膜処理を容易に行うことができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のサプライポンプによれば、皮膜は、ＤＬＣにより形成される。
ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボンの略称）による皮膜は２００℃以下の低温処理で形成できるため、マスキングが非常に容易である。このため、低コストでプランジャの外周面およびシリンダボディの内周面の耐焼付き性を向上させることができる。

最良の形態１のサプライポンプは、所定の駆動源から駆動力を付与されて軸方向に往復動するプランジャと、プランジャを軸方向に摺動自在に収容するシリンダを有するシリンダボディとを備え、シリンダの両端部のうち、駆動源の反対側にある端部が燃料の加圧室とされ、プランジャの外周面に摺動摩擦を緩和するための皮膜処理が施される。また、プランジャの外周面には、マスキングにより皮膜の形成が阻止される非処理部が設けられている。さらに、シリンダをなすとともにプランジャの外周面が摺接するシリンダボディの内周面には、外周側に窪む溝が設けられ、溝は、プランジャの外周面とシリンダボディの内周面との間のクリアランスを通じて加圧室からリークする燃料を回収するために設けられている。
そして、溝の駆動源の反対側の周縁を溝の一端縁とし、溝の駆動源側の周縁を溝の他端縁とし、プランジャの外周面において溝の一端縁と摺接する領域を溝一端縁摺接部とし、溝の他端縁と摺接する領域を溝他端縁摺接部とすると、非処理部は、溝一端縁摺接部および溝他端縁摺接部をプランジャの摺動範囲内において常に含むように設けられている。

また、皮膜は、ＤＬＣにより形成される。

〔実施例１の構成〕
実施例１のサプライポンプ１の構成を、図１および図２を用いて説明する（なお、実施例１および変形例では、便宜上、図面のように上下を定義する。そして、定義した上下に従って説明する。）。
サプライポンプ１は、所定の駆動源から駆動力を付与されて軸方向に上下動するプランジャ２と、プランジャ２を軸方向に摺動自在に収容するシリンダ３を有し、シリンダ３の上部が燃料の加圧室４とされるシリンダボディ５とを備え、プランジャ２の上下動に応じて加圧室４に燃料を吸入するとともに加圧室４の燃料を加圧し吐出するものである。

そして、吐出された燃料は、例えば、コモンレール（図示せず）に供給されて高圧状態で蓄圧され、さらにコモンレールからインジェクタ（図示せず）に供給されてエンジン（図示せず）の気筒内に噴射される。なお、サプライポンプ１やインジェクタ等の駆動制御は、所定の電子制御装置（ＥＣＵ：図示せず）により実行される。

プランジャ２は、略円柱状に設けられ、その外周面７が、シリンダ３をなすシリンダボディ５の内周面８に摺接する。また、プランジャ２の上部は、加圧室４を下方から封鎖し、加圧室４は、プランジャ２の上下動に応じて容積が拡縮する。また、加圧室４の上方には電磁弁９が配され、電磁弁９の閉動作により加圧室４の燃料が加圧され吐出される。

また、プランジャ２に駆動力を付与する駆動源は、エンジンにより駆動されるカム機構１７である。このカム機構１７は、エンジンにより回転駆動されるカムシャフト１８、カムシャフト１８に一体的に設けられるカム１９等により構成される。そして、カムシャフト１８は、所定のハウジング（ポンプハウジング２０とする）に軸支され、カム１９は、ポンプハウジング２０に設けられたカム室２１に収容されている。

なお、ポンプハウジング２０には、カムシャフト１８により回転駆動されるフィードポンプ（図示せず）が組み付けられている。このフィードポンプは、燃料タンク（図示せず）から燃料を吸引して加圧室４に向けて吐出するものである。そして、ポンプハウジング２０には、フィードポンプから吐出された燃料を加圧室４に導くための導入管２３が組み付けられている。

また、カム機構１７とプランジャ２との間には、カム１９の回転運動を上下動に変換してプランジャ２に伝達する駆動力伝達機構２５が配され、プランジャ２は、駆動力伝達機構２５を介して駆動力を付与される。駆動力伝達機構２５は、カム１９に当接しカム１９の回転に従って回転するローラ２６、ローラ２６を回転自在に収容するとともにプランジャ２の下端に当接するタペット２７、タペット２７に軸支されローラ２６の回転軸をなすローラピン２８、ローラ２６とローラピン２８との間に配されるブッシュ２９等により構成される。

そして、駆動力伝達機構２５は、カム１９の回転に従い一体となって上下動し、プランジャ２に駆動力を伝達する。なお、プランジャ２は、下端に連結されたシート３１を介してスプリング３２により下方に付勢され、この付勢力によりタペット２７に当接している。

シリンダボディ５は、ポンプハウジング２０に組み付けられ、ポンプハウジング２０との間に、駆動力伝達機構２５やスプリング３２等を収容するタペット室３４、および導入管２３から燃料が流れ込む環状の燃料流路（以下、環状路３５とする）を形成する。また、シリンダボディ５には、上記の電磁弁９、加圧室４から吐出された燃料をコモンレールに導くための導出管３６等が組み付けられている。

なお、電磁弁９は、環状路３５に接続する燃料流路３８と加圧室４との間を開閉するように配される。このため、フィードポンプから吐出された燃料は、電磁弁９が開弁すると、導入管２３から環状路３５および燃料流路３８に流入し、さらに加圧室４に流入する。

また、導出管３６は、内部に燃料流路４０を有し、燃料流路４０を開閉する弁体４１、および燃料流路４０を閉鎖する方向に弁体４１を付勢するスプリング４２を有する。そして、導出管３６は、加圧室４に開口する燃料流路４３に燃料流路４０が連通するようにシリンダボディ５に組み付けられる。そして、加圧室４の燃料の圧力がスプリング４２による付勢圧よりも強くなると、弁体４１が燃料流路４０を開放する方向に変位し、燃料流路４０が開放される。この結果、加圧室４の燃料は、導出管３６を介して吐出されコモンレールに導かれる。

また、シリンダボディ５は、内周面８を外周側に窪ませて設けられる溝４５を有する。この溝４５は、燃料流路４６により環状路３５と連通し、外周面７と内周面８との間のクリアランスを通じて加圧室４からリークする燃料を回収するために設けられる。すなわち、溝４５を設けることにより、加圧室４からリークした燃料と、カム機構１７や駆動力伝達機構２５等の潤滑油との混合を防止することができる。

次に、サプライポンプ１の作動を説明する。
エンジンによりカム機構１７が駆動されると、カム１９の外周面形状に応じてローラ２６が回転しながら上下動し、これに伴い、タペット２７およびプランジャ２も上下動する。

この結果、加圧室４の容積がプランジャ２の上下動に応じて拡縮され、加圧室４の燃料は、加圧室４と燃料流路３８との間で流出入を繰り返す。そして、プランジャ２が上方に向けて駆動され加圧室４の容積が縮小しているときに電磁弁９が閉動作すると、加圧室４が燃料流路３８に対して閉鎖されるので加圧室４の燃料が加圧される。これにより、加圧室４の燃料圧がスプリング４２による付勢圧よりも強くなり、弁体４１が燃料流路４０を開放する方向に変位するので、加圧室４の燃料がコモンレールへ吐出される。

やがて、電磁弁９が開動作すると、加圧室４が燃料流路３８に対して開放されるので、加圧室４の燃料は加圧されなくなる。これにより、加圧室４の燃料圧がスプリング４２による付勢圧よりも弱くなり、弁体４１が燃料流路４０を閉鎖する方向に変位するので、加圧室４の燃料がコモンレールへ吐出されなくなる。
そして、ＥＣＵは、電磁弁９の閉動作の開始時期および閉動作期間を操作することにより、サプライポンプ１による吐出量やコモンレールの燃料圧を制御する。

〔実施例１の特徴〕
実施例１のサプライポンプ１の特徴を、図１および図２を用いて説明する。
サプライポンプ１では、プランジャ２の外周面７に摺動摩擦を緩和するための皮膜処理が施される。なお、皮膜処理により形成される皮膜４７は、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボンの略称）により形成された硬質皮膜である。そして、皮膜処理が施される外周面７には、マスキングにより皮膜４７の形成が阻止される非処理部４８が設けられている。そして、非処理部４８は、外周面７の内で、内周面８の側に設けられる段の周縁と摺接する段摺接部を含むように設けられる。

ここで、段の周縁は、内周面８の側に設けられる内周縁であり、溝４５の上縁５０および下縁５１、ならびに加圧室４の下縁５２が、内周縁に該当する。また、段摺接部は、外周面７の側に設けられ、溝４５の上縁５０と摺接する溝上縁摺接部５４、溝４５の下縁５１と摺接する溝下縁摺接部５５および加圧室４の下縁５２と摺接する加圧室下縁摺接部５６が、段摺接部に該当する。そして、非処理部４８は、溝上縁摺接部５４、溝下縁摺接部５５および加圧室下縁摺接部５６をプランジャ２の摺動範囲内において常に含むように設けられる（図２参照）。

〔実施例１の効果〕
実施例１のサプライポンプ１によれば、皮膜処理が施されるプランジャ２の外周面７には、マスキングにより皮膜４７の形成が阻止される非処理部４８が設けられ、非処理部４８は、溝４５の上縁５０と摺接する溝上縁摺接部５４、溝４５の下縁５１と摺接する溝下縁摺接部５５および加圧室４の下縁５２と摺接する加圧室下縁摺接部５６を含むように設けられる。

外周面７と内周面８との摺動摩擦は、溝４５の上縁５０および下縁５１ならびに加圧室４の下縁５２のような段の周縁と、これらの段の周縁と摺接する段摺接部（溝上縁摺接部５４、溝下縁摺接部５５および加圧室下縁摺接部５６）との摺動において最も激しく、焼付き発生の虞は、段の周縁および段摺接部において最も高いと考えられる。

そこで、段摺接部を含むように非処理部４８を形成すれば、段摺接部を含む表面の領域を皮膜４７の表面に対して凹状に窪ませることができる。このため、焼付き発生の虞が最も高い段の周縁と段摺接部との摺動摩擦を緩和することができるので（図２（ｂ）、（ｃ）参照）、外力の作用に係わりなく外周面７および内周面８の焼付きに対する耐性（耐焼付き性）を向上することができる。また、マスキングにより非処理部４８を設けるので、外周面７や内周面８を傷付けることなく凹状の窪みを設けることができる。

また、プランジャ２の外周面７に皮膜処理が施されるので、非処理部４８もプランジャ２の外周面７に設けられる。このため、マスキングおよび皮膜処理を容易に行うことができる。

また、皮膜４７は、ＤＬＣにより形成される。
ＤＬＣによる皮膜４７は２００℃以下の低温処理で形成できるため、マスキングが非常に容易である。このため、低コストで耐焼付き性を向上させることができる。

〔変形例〕
実施例１のサプライポンプ１によれば、皮膜４７はＤＬＣにより形成された硬質皮膜であったが、皮膜４７を、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮまたはＷＣ−Ｃ等により形成される硬質皮膜としてもよく、ＮｉＰ−ＮｉＢメッキや硬質クロムメッキ等の耐摩耗性湿式メッキにより形成してもよい。

また、プランジャ２に駆動力を付与する駆動源はカム機構１７であったが、クランク機構等の別の機構を用いてプランジャ２に駆動力を付与してもよい。

（ａ）はサプライポンプの断面図であり、（ｂ）はプランジャの正面図である。（ａ）は非処理部を示す説明図であり、（ｂ）はプランジャが最上位に変位したときのプランジャの外周面とシリンダボディの内周面との摺接状態を示す説明図であり、（ｃ）はプランジャが最下位に変位したときのプランジャの外周面とシリンダボディの内周面との摺接状態を示す説明図である。

符号の説明

１サプライポンプ
２プランジャ
３シリンダ
４加圧室
５シリンダボディ
７外周面（プランジャの外周面）
８内周面（シリンダボディの内周面）
１７カム機構（所定の駆動源）
４５溝
４７皮膜
４８非処理部
５０上縁（溝の一端縁）
５１下縁（溝の他端縁）
５４溝上縁摺接部（溝一端縁摺接部）
５５溝下縁摺接部（溝他端縁摺接部）

Claims

所定の駆動源から駆動力を付与されて軸方向に往復動するプランジャと、
このプランジャを軸方向に摺動自在に収容するシリンダを有するシリンダボディとを備え、
前記シリンダの両端部のうち、前記駆動源の反対側にある端部が燃料の加圧室とされ、
前記プランジャの外周面に摺動摩擦を緩和するための皮膜処理が施されたサプライポンプにおいて、
前記プランジャの外周面には、マスキングにより皮膜の形成が阻止される非処理部が設けられ、
前記シリンダをなすとともに前記プランジャの外周面が摺接する前記シリンダボディの内周面には、外周側に窪む溝が設けられ、
この溝は、前記プランジャの外周面と前記シリンダボディの内周面との間のクリアランスを通じて前記加圧室からリークする燃料を回収するために設けられ、
前記溝の前記駆動源の反対側の周縁を前記溝の一端縁とし、前記溝の前記駆動源側の周縁を前記溝の他端縁とし、
前記プランジャの外周面において前記溝の一端縁と摺接する領域を溝一端縁摺接部とし、前記溝の他端縁と摺接する領域を溝他端縁摺接部とすると、
前記非処理部は、前記溝一端縁摺接部および前記溝他端縁摺接部を前記プランジャの摺動範囲内において常に含むように設けられていることを特徴とするサプライポンプ。
請求項１に記載のサプライポンプにおいて、
前記皮膜は、ＤＬＣにより形成されることを特徴とするサプライポンプ。